Engenharia genética
Keywords: Engenharia genética, ADN, ARNm, Albumina, Animal, Antibiótico, Bactéria, Biologia, Biotecnologia, Citoplasma
Engenharia Genética e Modificação Genética são termos para o processo de manipulação dos genes num organismo, geralmente fora do processo normal reprodutivo dum organismo. Envolvem frequentemente o isolamento, a manipulação e a introdução do ADN num organismo modelo, geralmente para exprimir um gene. O objectivo é de introduzir novas características num organismo para aumentar a sua utilidade, tal como aumentando a área de uma espécie de cultivo, introduzindo uma nova característica, ou produzindo uma nova proteína ou enzima. Exemplos são a produção de insulina humana através do uso modificado da bactéria e da produção de novos tipos de ratos como o OncoMouse (rato cancro) para pesquisa, através de re-estruturamento genético. Já que uma proteína é um segmento específico de ADN chamado gene, versões futuras podem ser modificadas mudando o ADN de um gene. Uma maneira de o fazer é isolando o pedaço de ADN contendo o gene, cortando-o com precisão, e reintroduzir o gene para um segmento de ADN diferente. Daniel Nathans e Hamilton Smith receberam em 1978 o prémio Nobel em fisiologia e medicina graças ao isolamento das enzimas de restrição, que são capazes de cortar ADN em certos pontos. Juntamente com Ligase, que consegue unir fragmentos de ADN, enzimas de restrição formaram a base inicial da tecnologia recombinante de ADN.
A engenharia genética oferece a partir do estudo e manuseio bio-molecular (também chamado de processo biológico e molecular), a obtenção de materiais orgânicos sintéticos. Os processos de indução da modificação genética permitiram que a estrutura de seqüências de bases completas de DNA fossem decifradas, portanto facilitando a clonagem de genes.
A clonagem de genes é uma técnica que está sendo largamente utilizada em microbiologia celular na identificação e na cópia de um determinado gene no interior de um organismo simples empregado como receptor, uma bactéria, por exemplo. Este processo é muito importante na síntese de alguns sub-produtos utilizados para o tratamento de diversas enfermidades.
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Exemplos de produtos oriundos das técnicas de engenharia genética
Alguns exemplos típicos de produtos oriundos do uso de métodos de engenharia genética são:
- A insulina.
- Os interferonas.
- A interleucina.
- Algumas proteínas do sangue:
- A albumina.
- O fator VIII.
- Alguns tipos de ativadores das defesas orgânicas para o tratamento do câncer, como o fator necrosante de tumores.
- A criação de vacinas sintéticas contra:
- Malária.
- Hepatite B.
- A criação e desenvolvimento de biotecnologias para a pesquisa segura de substâncias cuja manipulação envolve alto risco biológico:
- Vacinas que se preparam com vírus infecciosos, onde pode existir o risco de vazamento incontrolado.
Definição
Modificação genética ou manipulação genética designado por ser neutro e possivelmente ou tecnicamente por termos correctos a qual se proclama controversamente por ser engenharia genética. Opositores perguntam sobre a concepção da modificação com implicações do progresso são aplicáveis aqui.
Vários opositores que usam o termo da engenharia genética discutem sobre a operação dos genes em combinação com bioquímica das células que ainda se pouco se sabem dos danos colaterais A relutância de se conhecer neste campo da engenharia tornou se popular nos movimentos anti - globalísticos e nos movimentos de troca segura e também segura a maior parte dos partidos ecológicos dentro destes as maiores delas são a França e a Alemanha no qual tiveram de resistir alguma politica agricula a favor de comida geneticamente modificada. Estes grupos tentem resistir a etiqueta” engenharia” que aplicou uma modificação mais tenebroso. Os que defendem no respeito do termo da engenharia genética discutem que pecuária e agricultar são também formas da engenharia pelo uso da selecção artificial em vez de técnicas modificação genética moderna. Não são os políticos que discutem por causas económicas ou cientificas, que causa nos seus trabalhos que são investigados atentamente e para diferentes padrões a aplicar nele do que noutros campos da engenharia. Estes cientistas no entanto não objectem o termo da modificação genética no que se aplica nos trabalhos deles embora as vezes são recusados os estado de profissionalismo da sociedade numa maneira étnica no qual implica o termo da engenharia.
Aplicações
Umas das mais conhecidas aplicações da engenharia genética são os organismos geneticamente modificados (OGM).
Existem milhões de aplicações biotecnológicas da modificação genética, por exemplo as vacinas orais produzidas nas frutas de baixos custos. Isto representa o desenvolvimento das modificações genéticas para os usos médicos e abre uma porta ética para os usos da tecnologia para modificar os genes humanos.
Esses efeitos são geralmente irreversíveis nos genomas humanos, mas não no ambiente da interacção das proteínas. Isso significa que os genes pelos quais são detectados e inseridos são pouco exactos, inseridos e literalmente disparados sobre o ADN que garante causar, em casos raros, características não planeadas previamente.
Semelhantes objecções aplicam-se à engenharia das proteínas e engenharia molecular como um uso das drogas. Mas, uma única proteína ou molécula e com mais facilidade examinada pela a qualidade do controlo, do que um genomas completo. Enquanto a engenharia das proteínas ou molecular necessita de muitos testes para determinar se os produtos podem causar problemas a saúde, a posição da maioria dos engenheiros genéticos não requer essa obrigação, devido ao produto resultante ser substancialmente o mesmo que o original e que foi produzido pela mesma genoma. Uma ambição extrema de alguns grupos e conhecida como a melhoria das capacidades humanas, eventualmente pela inteligência artificial ou engenharia molecular será possível fazer isso.
Engenharia genética e as pesquisas
Devido a existência de uma tremenda evolução nos últimos vinte anos, ainda existe muito para descobrir. A contar com o projecto de genomas humanos e os genomas das plantas e animais significativos. Agora existem possibilidades enormes de realizar as expectativas. Expansivos e baratos acessos para a informação da compreensão genética tornou-se realidade, com bilhares de nucleótidos em sequência já postos na Internet e verificados. Agora um desafio maior consta. Elucidar funções duma rede complexa da interacção das proteínas, duplicando a proteoma, que constitui os poderes de todas os seres vivos. A Engenharia Genética tornou-se ouro nas pesquisas de proteínas, e pesquisas maiores decorrem usando todos os tipos da técnica possível, incluindo habilidades como:
• A perda das funções, como numa experiência de desactivação, em que um organismo tem o objectivo de causar falta de um ou mais genes. Isso permite determinar e analisar os defeitos causados pela esta mutação, e pode ser consideravelmente útil para não causar danos em determinados genes, este é usado especialmente no desenvolvimento da biologia. Uma experiência de desactivação envolve a criação e manipulação de ADN construída in vitro, que numa desactivação simples consiste em copiar um determinado gene que foi geralmente alterado e assim pode parar a sua função. A construção do gene para copiar e tomada pelas células estaminais embrionárias, e é posto onde a copia substitui o próprio organismo. Essas células são injectadas nos blastocistos que são implantados nos humanos. Outro método, útil em organismos como drosophila, e introduzir mutações em largas populações e procurar por uma única mutação desejável, um processo semelhante pode ser usado nas plantas.
• O ganho das funções, o contraste lógico da desactivação. As vezes e feito numa conjunção com as experiências de desactivação. Esses são feitos como em engenharia da desactivação, excepto em vez de construir um certo organismo e suposto aumentar a função dum gene determinado, normalmente produz copias extra do gene e atraindo varias transcrições do gene.
• Experiências de busca, que procuram informações sobre localizações e interacções duma proteína desejada. Uma forma de fazer isso e substituir uma gene selvagem com uma gene de fusão que em justaposição do elemento de busca como uma proteína verde fluorescente que vai permitir a visualização do produto da modificação genética. Enquanto esta técnica é útil, a manipulação pode destruir algumas funções do gene, criando efeitos secundários e possivelmente chamando em questão os resultados da experiência. Técnicas mais sofisticadas estão em desenvolvimento que possam visualizar produtos sem a alteração das suas funções, como por exemplo, a adição de pequenas sequencias que servirão de motivos que vão juntar os genes aos anticorpos monoclonais.
Ética
Pela sua natureza, o desenvolvimento da engenharia genética convive com problemas legais e éticos. Um dos principais fatores que exigem um controle estreito da sociedade organizada, e tem gerado polêmicas ético-morais, é a manipulação da herança genética de seres vivos com fins eugênicos, ou seja, a de depuração da espécie, ou das raças com a finalidade de criar uma espécie, ou raça nova por meios não naturais. Um exemplo típico seriam as mutações controladas, que em determinado momento podem fugir a este controle e resultar na obtenção de microrganismos, ou mesmo organismos com características inexistentes e desconhecidas, como a capacidade de produzir toxinas ou doenças, ou ainda bactérias com resistência a antibióticos, entre outros.
Em 1993 os pesquisadores Robert Stillman e Jerry Hall da Universidade George Washington realizaram a primeira clonagem de embriões humanos. Embora não tenha sido continuada a experiência, houveram protestos em todo o planeta. Este fato por si só, criou implicações religiosas e morais. Estas levaram à necessidade de uma regulamentação rígida das pesquisas com embriões humanos. A finalidade é evitar o uso de técnicas de engenharia genética cujo objetivo pode ser a alteração permanente do fenótipo da espécie. Além disso, as técnicas de clonagem podem ser utilizadas para copiar artificialmente indivíduos que apresentem genótipos considerados ótimos para determinados fins (militares, ou mesmo olímpicos por exemplo, com a criação de uma super-raça humana).
Os engenheiros genéticos afirmam que a tecnologia é segura, e que é necessária a fim de manter a produção de alimentos que continuará a possibilitar o crescimento das populações. Entretanto, outros discutem a distribuição da comida, e não a produção, é que é maior problema, dizendo que o crescimento actual da população é o resultado da distribuição desigual de alimento e riqueza.
Outros ainda, afirmam que as modificações genéticas podem ter consequências inesperadas, ambas nos organismos inicialmente modificados, e nos seus ambientes. Por exemplo, determinadas partes do milho foram desenvolvidas para que sejam tóxicas aos insectos que as comerem, e quando a polinização é feita com outras espécies de milho vulgar, os genes relevantes na alteração são transmitidos. No entanto isto introduz um novo gene no milho fora das colheitas. Por razões como estas que os efeitos ecologias e no ambiente das plantas transgenicas estão sempre a ser investigados.
Os activistas Anti-Engenharia Genética dizem que com a genética actual não existe nenhuma maneira de se assegurar que os organismos geneticamente modificados fiquem controlados, e o uso desta tecnologia fora de laboratórios tem riscos inaceitáveis para o futuro.
Existe algum medo que determinados tipos de colheitas geneticamente criadas reduzirão a biodiversidade no Planeta; as colheitas tolerantes aos herbicidas seriam, por exemplo, tratadas com um herbicida próprio, que iria até ao ponto onde já nem ervas daninhas existissem no local em questão, e as plantas tóxicas aos insectos significarão colheitas livres de insectos. Isto poderia resultar no declínio de vários animais selvagens (por exemplo pássaros) que dependem das sementes e/ou dos insectos existentes nas ervas daninha, como alimento. Estudos recentes, em 2003, à escala de fazendas no Reino Unido, revelaram que este é o caso a beterraba doce, mas não com o milho (no entanto, no último exemplo, a colheita do milho também tinha sido tratada com pesticidas que prejudicam o ambiente, estes foram, consequentemente, retirados do uso nos Estados Unidos da América).
Os especialistas das técnicas genéticas actuais enumeram os benefícios que a tecnologia pode ter nas plantas comestíveis, por exemplo, nas difíceis condições agrícolas dos países em desenvolvimento (também conhecidos como países subdesenvolvidos, ou do Terceiro Mundo). Dizem que, com modificações, as colheitas existentes poderiam prosperar sob as circunstâncias relativamente hostis, fornecendo maiores quantidades de alimento. A ideia do chamado arroz dourado também agrada os peritos, uma variedade geneticamente do arroz, que contenha níveis elevados de vitamina A. Existe a esperança que este arroz possa aliviar o défice de vitamina A no Mundo, que contribui para a morte de milhões de pessoas anualmente.
Os peritos afirmam ainda que as colheitas geneticamente projectadas não são significativamente diferentes daquelas modificadas pela Natureza ou pelos seres humanos no passado, e estas que, pela extensão, são tão seguras ou mesmo mais seguras do que o uso de tais métodos. Existe uma transferência de gene entre eucarióticos e procarióticos unicelulares. Até agora não ainda não houve catástrofes genéticas resultantes disto.
Efeitos políticos e económicos
Muitos oponentes à engenharia genética actual acreditam que a ascensão do uso de OGM em grandes plantações causou uma poderosa inclinação em agricultura para companhias de biotecnologia, que ganham poder excessivo na produção de comida, e sobre os agricultores que usam os seus produtos também.
Pessoas a favor das técnicas correntes de engenharia genética acreditam que vai diminuir a necessidade de pesticidas e trouxe maior produtividade agrícola para muitos agricultores, incluindo até os dos países em desenvolvimento. Umas licenças de OGM permitem agricultores em países em desenvolvimento poupar sementes para a plantação do ano seguinte.
Em Abril de 2004, Hugo Chávez baniu totalmente de o uso de sementes geneticamente modificadas na Venezuela. Em Janeiro de 2005, o governo da Hungria seguiu, e anunciou que bania a importação e plantação de sementes de milho geneticamente modificadas, apesar de terem sido autorizadas pela união Europeia.
As raízes da engenharia genética
Os pesquisadores norte-americanos George W. Beadle e Edward L. Tatum, na década de 1930, demonstraram a regulação pelos genes da produção de proteínas e enzimas e a consequente intervenção nas reações dos organismos dos animais. A partir destas pesquisas, teve início o progresso de descoberta da estrutura genética humana.
Oswald T. Avery em 1944, pesquisando a cadeia molecular do ácido desoxirribonucléico (ADN),ou (DNA), descobriu que este é o componente cromossômico que transmite informações genéticas.
Em 1953 os ingleses Francis H. C. Crick, Maurice Wilkins e o norte-americano James D. Watson conseguiram mapear boa parte da estrutura da molécula do DNA.
Em 1961 os franceses François Jacob e Jacques Monod pesquisaram o processo de síntese de proteínas nas células bacterianas. Descobriram que o principal responsável pela síntese é o DNA, que passou então a ser o elemento central das pesquisas de engenharia genética.
Em 1972, na Universidade de Stanford, na Califórnia, o norte-americano Paul Berg ligou duas cadeias de DNA. Uma era de origem animal, a outra bacteriana. Esta foi a primeira experiência bem sucedida onde foram ligadas duas cadeias genéticas diferentes, e que é considerada por muitos autores o início da criação sintética de produtos de engenharia genética.
Em 1978, o suíço Werner Arber e os norte-americanos Daniel Nathans e Hamilton O. Smith foram laureados com o Prêmio Nobel de medicina ou fisiologia por terem descoberto as enzimas de restrição, que são substâncias capazes de cindir o DNA controladamente em pontos precisos.
A era da manipulação genética
Iniciou então a era da manipulação de mensagens genéticas expressas em seqüências de fragmentos que compõem o código hereditário, os nucleotídeos.
A partir deste momento a engenharia genética passou a cortar ou modificar as moléculas de DNA, utilizando enzimas específicas que reconhecem as mensagens codificadas. As ligases, enzimas que agem para unir a cadeia fragmentada começaram a ser descobertas e sitetizadas para manipulação genética. A sequência de descobertas cresceu rapidamente, os genes começaram a ser transplantados, e a possibilidade de isolá-los do resto do DNA do organismo de que procedem possibilitou sua sintetizão a partir do ácido ribonucléico mensageiro, o ARNm ou RNmA, do qual depende o código genético. Passou a ser real sua cópia de acordo com a seqüência do DNA, portanto, a síntese artificial de diversas substâncias orgânicas também.
A introdução do DNA nas células
Com a introdução de fragmentos de DNA isolados no interior de uma célula, esta passou a reproduzir a mensagem genética induzida pelos vetores. Os vetores que são responsáveis por este processo, podem ser plasmídios, vírus ou ambos combinados, também manipulados geneticamente. Como os plasmídios são seqüências circulares de DNA, e podem se reproduzir de forma autônoma, e ainda estão contidos no citoplasma de certas células vegetais e bacterianas, são elementos genéticos extracromossômicos, portanto ideais para a transmissão de informação genética.
Os medicamentos genéticos e a ética
A insulina, tão importante ao enfermos de Diabete, além da interferona, são atualmente possíveis graças aos progressos da engenharia genética e da bioengenharia. Na agropecuária, na medicina, entre outros campos, ainda existem os riscos quanto à manipulação da estrutura genética. Segundo muitos autores, as questões éticas ligadas à criação de réplicas humanas em laboatório são reais e devem ser levadas à sério pela sociedade. Outro fator que deve ser levado em conta, é o uso das células-tronco, e suas consequências, ainda desconhecidas.